汽车-冷却系统.ppt

,第6章冷却系统,学习目标,知道冷却系统的作用、组成和分类掌握冷却系统的循环水路掌握冷却系统主要部件的结构及检修方法学会对冷却系统常见故障的诊断方法,在可燃混合气的燃烧过程中，气缸内气体温度可高达20002500，直接与高温气体接触的机件(如气缸体、气缸盖、气门等)若不及时加以冷却，则其中运动机件将可能因受热膨胀而破坏正常间隙，或因润滑油在高温下失效而卡死；各机件也可能因为高温而导致其机械强度降低甚至损坏。所以，为保证发动机正常工作，必须冷却这些在高温条件下工作的机件。冷却系的作用就是使工作中的发动机得到适度的冷却，从而保持发动机在最适宜的温度范围内工作。在采用水冷却系统的发动机中，冷却液的工作温度一般为80105。发动机的冷却必须适度。如果发动机冷却不足，由于气缸充气量减少和燃烧不正常，发动机功率下降，且发动机零件也会因润滑不良而加速磨损。但如果冷却过度，一方面由于热量散失过多，使转变为有用功的热量减少，而另一方面由于混合气与冷气缸壁接触，使其中原已汽化的燃油又凝结并流到曲轴箱，使磨损加剧。,第6章冷却系统,6.1概述,根据冷却介质的不同，汽车发动机的冷却方式有两种，即水冷却和风冷却。现代汽车发动机普遍采用水冷却。1、风冷却系统将发动机中高温零件的热量，直接散发到大气，使发动机的温度降低而进行冷却的一系列装置称为风冷系。采用风冷系的发动机，为了增大散热面积，在气缸体和气缸盖上制有许多散热片，发动机利用车辆前进中的空气流，或特设的风扇鼓动空气，吹过散热片，将热量带走。部分汽车发动机采用风冷系，特别是小排量发动机，但在现代汽车发动机上较少采用。图6-1是发动机风冷系示意图，气缸和气缸盖的表面均布了散热片，它与气缸体或气缸盖铸成一体。,第6章冷却系统,6.1概述6.1.1冷却系统的分类和组成,现代风冷发动机气缸盖都用导热性良好的铝合金铸造，而且气缸盖和气缸体上部的散热片也比气缸体下部的长一些，这样可以加强冷却。安装导流罩，是为了更有效地利用空气流，加强冷却；安装分流板，是为了保证各缸冷却均匀。考虑到各气缸背风面冷却的需要，在有些发动机上还装有气缸导流罩。风冷系的优点：结构简单、使用和维修方便。风冷系的主要缺点：冷却不够可靠、功率消耗大、噪声大和对气温变化不敏感。,第6章冷却系统,6.1概述6.1.1冷却系统的分类和组成,2、水冷却系统将发动机中高温零件的热量先传给水，再散发到大气中去，使发动机的温度降低而进行冷却的一系列装置，称为水冷系。目前汽车发动机上广泛采用的是水冷系。水冷系一般由散热器、水泵、水管、水套、节温器、散热器、百叶窗、膨胀水箱、冷却液温度表和风扇等组成，桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机冷却系统如图6-2所示。,第6章冷却系统,6.1概述6.1.1冷却系统的分类和组成,水冷系一般都由水泵强制给水(或冷却液)在冷却系中进行循环流动，故称为强制循环式水冷系。水冷发动机的气缸盖和气缸体中都铸造出贮水的、连通的夹层空间，称为水套，其作用是让水接近受热的高温零件，并可在其中循环流动。水泵将冷却水由机外吸入并加压，使之经分水管流入发动机缸体水套。这样，冷却水从气缸壁吸收热量，温度升高；流到气缸盖水套，再次受热升温后，沿水管进入散热器内。经风扇的强力抽吸，空气流由前向后高速通过散热器，最终使受热后的冷却水在流经散热器的过程中，其热量不断地通过散热器，散发到大气中去。同时，使水本身得到冷却。冷却了的水流到散热器的底部后，又在水泵的加压下，经水管再压入水套，如此不断地循环，从而使得发动机在高温条件下工作的零件不断地得到冷却，保证了发动机的正常工作。,第6章冷却系统,6.1概述6.1.1冷却系统的分类和组成,第6章冷却系统,6.1概述6.1.2冷却系统循环水路,为了保证发动机在不同负荷、转速和气候条件下保持正常的工作温度，冷却液的循环路线是不同的。桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机冷却系统布置图如图6-3所示，冷却液轴向进入水泵后，经水泵叶轮径向直接流进发动机机体水套，吸收机体热量。此后，冷却液分两路循环，一路为大循环，一路为小循环。当冷却液温度高时，冷却液进行大循环，即冷却液流经散热器冷却后，进入装在机体水泵进口处的节温器，此时节温器主阀门打开，副阀门关闭，冷却液流向水泵进水口，以求迅速降低冷却液温度，增强冷却效果；当冷却液温度较低时，冷却液进行小循环，此时节温器主阀门关闭，副阀门打开，冷却液直接进入节温器后的水泵进水口，不经散热器冷却，以使发动机冷却液温度迅速升高到正常工作温度。桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机冷却液温度低于85时，进行小循环；当冷却液温度高于85时，部分冷却液进行大循环；当冷却液温度达到105时，全部冷却液参加大循环。,第6章冷却系统,6.1概述6.1.2冷却系统循环水路,除了节温器可通过改变流经散热器中冷却液的流量来调节冷却强度以外，冷却强度还可通过改变流经散热器的空气流量得到调节，如电动风扇、百叶窗、自动风扇离合器等。冷却液都是从缸体进入、从缸盖流出，传统方式是把节温器安装在温度较高的缸盖出水管中，如图6-4a）。特点是：添加冷却液时气泡易排出释放，但是节温器在热起过程中，特别是刚开启时，因温度和压力骤然变化，会产生较长时间的开闭振荡，直至全开稳定状态，这样影响了节温器的寿命，也加剧水泵负载变化。本田车系和德国车系率先革新，将节温器布置在缸体进水管中，如图6-4b）。特点是：大幅度降低节温器开闭振荡现象，缩短了发动机的热起时间，降低油耗，但在添加冷却液时不易排出气泡，因此多种车型设有排气孔，应及时拧开排气。,第6章冷却系统,6.1概述6.1.2冷却系统循环水路,图6-5为本田里程V6冷却系。冷却液温度为782时，主阀渐开，副阀渐闭，冷却液温度为90，主阀全开。,第6章冷却系统,6.1概述6.1.2冷却系统循环水路,本田飞度冷却系统采用双模冷却系统如图6-6所示，发动机暖机的时间比传统模式还要短。区别在于：进行小循环时，传统模式循环水路为缸盖水泵缸体缸盖，双模冷却系统循环水路为缸盖水泵缸盖。,第6章冷却系统,6.1概述6.1.3冷却液,冷却液是发动机冷却系统中最重要的工作介质，汽车常用的冷却液有水及加有防冻剂的防冻冷却液。防冻冷却液中含有特殊添加剂，能起到冷却、防冻、防锈和防积水垢等作用，被现代轿车发动机普遍采用。1、防冻冷却液的种类防冻冷却液主要由冷冻剂与水按一定比例混合而成。按冷冻剂的种类不同，防冻冷却液分为酒精型、甘油型和乙二醇型三种，前两种已淘汰。乙二醇是一种无色粘稠液体，能与水以一定比例混合，沸点为197.4，冰点为-11.5，与水混合后还可使防冻冷却液的冰点显著降低（最低可达-68）。乙二醇型防冻冷却液是用乙二醇作为冷冻剂，与水、防腐剂和染色剂等多种添加剂配制而成。用不同比例的乙二醇和水混合可配制成不同冰点的防冻冷却液。这类防冻冷却液的优点是沸点高、冰点低、冷却效率高，已被广泛使用。,第6章冷却系统,6.1概述6.1.3冷却液,2、乙二醇型防冻冷却液的牌号乙二醇型防冻冷却液分为防冻冷却液和防冻浓缩液两大类。防冻冷却液按其冰点不同分为-25、-30、-35、-40、-45、-50共6个牌号，可直接加入车中使用。防冻浓缩液是为了便于储运，使用时应根据产品说明书规定的比例，用蒸镏水或去离子水稀释，如防冻浓缩液与蒸镏水各以50的比例混合，制成的防冻冷却液冰点不高于-37。目前，我国进口量比较多的是日产TCL防冻液和美国壳牌防冻液，它们都随冷却液浓度的增加而冰点下降，使用时必须严格按照包装上各自的浓度配比使用。,第6章冷却系统,6.1概述6.1.3冷却液,3、乙二醇型防冻冷却液的选用乙二醇型防冻冷却液的牌号是按冰点来划分的，选用时应根据车辆使用地区冬季的最低气温来选择合适的牌号。一般选用的防冻冷却液的冰点应比最低气温低10左右。桑塔纳系列轿车使用大众公司推荐的含G11添加剂的防冻冷却液，它是由含防腐剂的乙二醇添加剂与水混合而成的，其配比有三种，如表6-1所示。,水泵的作用是对冷却液加压，强制冷却液在冷却系中循环流动。常见的水泵安装在发动机前端，由发动机曲轴通过三角皮带驱动，现代汽车发动机均采用离心式水泵，这种水泵结构简单、体积小、出水量大、维修方便，获得广泛应用。1、水泵的构造离心式水泵由壳体、叶轮、水泵轴、轴承、水封等组成，桑塔纳轿车水泵的结构如图6-7所示。,第6章冷却系统,6.2水冷却系统主要部件的构造与维修6.2.1水泵,水泵外壳一般用螺栓固定在发动机前端。水泵轴由两个滚珠轴承支承在水泵外壳上。水泵轴的一端铣削成平面与水泵叶轮承孔相配合，并通过螺钉固紧，以防叶轮轴向窜动；水泵轴的另一端用半圆键与凸缘盘连接，并用槽形螺母锁紧。凸缘盘用来安装带轮。桑塔纳2000GSi轿车AJR型发动机水泵与此有差别，一半壳体铸在缸体壁上，采用闭式叶轮。水泵叶轮用工程塑料压注成形，它装在双连轴承的一端，另一端泵轴轴头安装带轮，发动机通过V形带传动水泵叶轮旋转。叶轮的前端为水封装置，它包括：带有两凸缘的夹布胶木密封垫圈卡于水泵外壳的两槽内，以防止转动。弹簧通过水封环将水封皮碗的一端压在水封座圈上，而另一端压向夹布胶木密封垫圈上；为了防止水泵内腔的水沿水泵轴向前渗漏，夹布胶木密封垫圈又压在水泵叶轮毂的端面上。当有少量的水滴由水封处渗出时，为避免破坏轴承的润滑，渗漏的水滴可从泄水孔泄出。,第6章冷却系统,6.2水冷却系统主要部件的构造与维修6.2.1水泵,2、水泵的工作原理离心式水泵的工作原理如图6-8所示。当发动机工作时带动水泵叶轮旋转，水泵中的水被叶轮带动一起旋转，在离心力的作用下向叶轮边缘甩出，经与叶轮成切线方向的出水管压送到发动机水套内。与此同时，叶轮中心处形成一定负压而将水从进水管吸入，如此连续地作用，使冷却液在水路中不断地循环。,第6章冷却系统,6.2水冷却系统主要部件的构造与维修6.2.1水泵,3、水泵的检修发动机水泵常见的损坏形式为：水泵壳体、卡簧槽及叶轮破裂；带轮凸缘配合孔松动；水封变形、老化及损坏；泵轴磨损、轴承磨损松旷等。（1）检查水泵壳、卡簧槽是否破裂，如果裂纹较轻，则可根据情况实施焊补或用环氧树脂胶粘接。严重时应更换。工程塑料叶轮若有破损，必须更换。（2）凸缘孔若松旷，则应镶套后重新加工，必要时更换新件。水封一般应更换新件。轴承磨损超差应更换；泵轴可采用镀铬、喷涂修复，必要时更换新轴。（3）水泵装合后，首先用手转动皮带轮，泵轴转动应无卡滞现象；叶轮与泵壳应无碰擦感觉。然后在试验台上，按原厂规定进行压力流量试验。当水泵轴转速为1000r/min时，每分钟的排水量不应低于规定的数值，在10min的试验中不应出现金属摩擦声和漏水现象。,第6章冷却系统,6.2水冷却系统主要部件的构造与维修6.2.1水泵,散热器也称之为水箱，其作用是将冷却液吸收的热量散发到大气中去。散热器必须有足够的散热面积，通常使用导热性能、结构刚度和防冻性能较好的铜、铝和铝锰合金等材料制造。1、散热器的构造散热器主要由上、下水室、散热器芯、散热器盖等组成，如图6-9所示。散热器上水室为薄钢板制成的容器，用橡胶皮管同发动机出水管相连接，并设有加水口盖。下水室也是用薄钢板制成的容器，用橡胶软管同发动机进水管或水泵相连接，并装有放水开关。,第6章冷却系统,6.2水冷却系统主要部件的构造与维修6.2.2散热器,（1）散热器芯散热器芯常见的结构有两种：管片式和管带式，如图6-10所示。管片式散热器芯由许多冷却管和散热片组成，冷却管是冷却液的通道，多采用扁圆形断面，以增大散热面积，同时当管内冷却液冻结膨胀时，扁管可借助于其横断面变形而免于破裂。为了增强散热效果，在冷却管外面横向套装了很多散热片来增加散热面积，同时增加了整个散热器的刚度和强度。管带式散热器芯采用冷却管与散热带相间排列的方式，散热带呈波纹状，其上开有形似百叶窗的缝隙，用来破坏空气流在散热带上的附面层，从而提高散热能力。这种散热器芯与管片式相比，散热能力强，制造工艺简单，质量小，成本低，在轿车上得到广泛应用，但刚度不如管片式好。,第6章冷却系统,6.2水冷却系统主要部件的构造与维修6.2.2散热器,（2）散热器盖散热器盖对冷却系统起密封加压作用。现代汽车发动机采用封闭式水冷却系，其散热器盖上装有自动阀门，当发动机处于于正常执态时，阀门关闭，将冷却系与大气隔开，防止水蒸气逸出，使冷却系统内压力稍高于大气压力，从而增高冷却液的沸点，保证发动机在较长时间及较高负荷下工作。在冷却系压力过高或过低时，自动阀门开启，使冷却系与大气相通。图6-12桑塔纳2000型轿车发动机散热器散热器盖的结构如图6-11所示。盖内装有蒸气阀和空气阀，当冷却液温度升高，散热器内部压力大于规定值时，蒸气阀开启，使冷却液蒸气从蒸气排出管排出，以防压坏散热器芯管，如图6-11a）所示。当冷却液温度降低，体积收缩后压力降到低于大气压某定值时，空气阀开启，空气进入冷却系，避免压力差将散热器芯管压瘪，如图6-11b）所示。,第6章冷却系统,6.2水冷却系统主要部件的构造与维修6.2.2散热器,桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机散热器结构如图6-12所示，它主要由右水室、热敏开关、散热器芯、左水室、散热器盖、膨胀水箱等组成。蒸气导出口与膨胀水箱连接，冷却液的进出口分别设在右水室的上下侧，与发动机出水口及水泵主进水口连接。该散热器为全铝装配式，即散热片和水管为铝质，采用圆形冷却管，机械装配式连接。桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机的散热器盖内蒸气阀的开启压力为0.12MPa，此时冷却液沸点可达135，散热能力很强。,第6章冷却系统,6.2水冷却系统主要部件的构造与维修6.2.2散热器,2、散热器的检修由于使用了防冻剂，能防冻、防锈、防结垢。但散热器是个薄弱环节，易损伤，发生渗漏，应及时检查修正。特别应注意清洁工作。同时应经常检查散热器软管有无龟裂、损伤、膨胀状况，一旦发现应及时更换。（1）散热器的清洗冷却系水垢沉积后，将会使冷却液流量减小，散热器传热效果降低，促使发动机过热。清除水垢有以下两种方法：第一种方法是：用2-3的苛性钠水溶液加入发动机冷却系统中，汽车使用1-2天后将冷却液全部放出，并用清水冲洗。然后再加入同样的苛性纳水溶液，再使用1-2天后放出，最后用清水彻底清洗冷却系统。第二种方法是：冷却系加满清水后，从加水口向内加入1kg的苏打，让汽车行驶1天时间。然后将冷却系统中的水放尽，再使发动机低速运转，运转时不断地从加水口加入清水(放水开关也放水)，彻底将冷却系冲洗干净。,第6章冷却系统,6.2水冷却系统主要部件的构造与维修6.2.2散热器,（2）散热器的检查将压力检测器装在散热器上，桑塔纳轿车发动机可使用VW1274专用仪器进行检查。用检查仪的手动泵使内部压力达l00kPa，然后观察压力变化。如果出现明显下降，说明冷却系存在渗漏部位，应予以排除。如堵死散热器的进出口，在散热器内充入50100kPa的压缩空气，并将其浸泡在水中，检查有无气泡冒出。如有气泡，应做好记号，以便焊修。再用手动泵使压力上升，在120-150kpa时膨胀水箱上的压力阀必须打开。（3）散热器盖的检查对于具有空气蒸气阀的散热器盖用专用压力检测器检查，散热器盖的压力阀、蒸气阀开启压力应在规定范围内。,第6章冷却系统,6.2水冷却系统主要部件的构造与维修6.2.2散热器,第6章冷却系统,6.2水冷却系统主要部件的构造与维修6.2.3补偿水桶,现代轿车发动机冷却系都采用了自动补偿封闭式散热器，它的特点是在散热器的右侧增设了一个补偿水桶（亦称储液罐或副水箱），用软管连接到散热器的蒸气导出口，如图6-13所示。补偿水桶的作用是减少冷却液的损失，当冷却液温度升高，体积膨胀时，散热器中多余的冷却液流入补偿水桶中；而当冷却液温度降低时，体积收缩，散热器内产生一定真空，补偿水桶中的冷却液又被吸回散热器中。这样散热器可以经常保持在满水状态，以提高冷却效果。同时散热器上水箱也可以做得小些，冷却液损失很少，驾驶员也不必经常检查冷却液量。补偿水桶上印有两条液面高度标记线：“DI”（低）与“GAO”（高），或者“FULL”（充满）与“ADD”（添加）。冷却液温度在50以下时，液面高度不应低于“DI”（ADD）线，否则需补充冷却液，补充时冷却液可从补偿水桶口加入，高度不超过“GAO”（FULL）线。,第6章冷却系统,6.2水冷却系统主要部件的构造与维修6.2.4节温器,节温器安装在冷却液循环的通路中，根据发动机负荷大小及冷却液温度高低来改变冷却液的流动路线及流量，自动调节冷却系的冷却强度，使冷却液温度保持在最适宜的范围内。1、节温器的构造节温器有蜡式和乙醚折叠式两种，目前汽车发动机上广泛采用的是蜡式节温器，因为它具有对水压影响不敏感、工作性能稳定、水流阻力小、结构坚固和使用寿命长等优点。桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机采用的是蜡式双阀型节温器，如图6-14所示。长方形的阀座与下支架铆接在一起，紧固在阀座上的中心杆的锥形下端插在橡胶管内。橡胶管与感温器体之间的空腔内充满特制的石蜡。常温下石蜡呈固态，当温度升高时，逐渐熔化，体积也随之增大，感温器体上部套装在主阀门上，下端则与副阀门铆接在一起。节温器安装在水泵下端，进水口的前部，用来控制水泵的进水。,第6章冷却系统,6.2水冷却系统主要部件的构造与维修6.2.4节温器,2、节温器的工作原理当冷却液温度低于85时，节温器体内的石蜡体积膨胀量尚小，故主阀门受大弹簧作用紧压在阀座上，来自散热器的水道被关闭，而副阀门则离开来自发动机的旁通水道，所以冷却液便不经过散热器，只在水泵与发动机水套之间作小循环流动。这样，冷发动机开始工作时，冷却液快速升温，能很快暖机，在短时间内达到发动机正常工作温度。当冷却水温度高于85时，石蜡体积膨胀，使橡胶管受挤压变形，但由于中心杆是固定不动的，于是橡胶管收缩则对中心杆锥形端部产生一轴向推力，迫使感温器体压缩大弹簧，使主阀门逐渐开启，副阀门逐渐关闭，因而部分来自散热器的冷却水作大循环流动。随着温度升高，主阀门开大，作大循环冷却水量增多。当水温达到105时，主阀全开，开足升程至少7mm，副阀门则完全关闭，全部冷却水流经散热器作大循环流动。,第6章冷却系统,6.2水冷却系统主要部件的构造与维修6.2.4节温器,3、节温器的检查检查节温器功能是否正常，可将其置于热水中加热，观察节温器阀门开启温度和升程，如图6-15所示，将测量结果与标准值比较，如果不符合要求，应进行更换。,第6章冷却系统,6.2水冷却系统主要部件的构造与维修6.2.5冷却风扇,风扇安装在散热器后面，风扇旋转时，会产生轴向吸力，增加流过散热器的空气量，加速对流经散热器的冷却液的冷却，同时使发动机外壳及附件得到适当冷却。1、冷却风扇的构造对于风扇来说，要求风量大，效率高，振动与噪声小，消耗发动机的功率少。传统风扇一般采用钢板冲压而制成，和水泵同轴，与发电机一起同时由曲轴带轮通过V带驱动。一般将发电机支架作成可移动式，以调节V带的张紧度，如图6-16所示。,第6章冷却系统,6.2水冷却系统主要部件的构造与维修6.2.5冷却风扇,现代汽车发动机风扇通常采用合成树脂材料制成，以减少噪声，且广泛采用电动风扇，其特点是风扇不与水泵同轴，而由电动机驱动，并受冷却液温度作用的温度开关控制。发动机低温时风扇不转动，当发动机高温后风扇才转动，且某些发动机风扇有高、低两个档位，由专门的电路控制，如图6-17所示。桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机风扇的叶片为9片，外缘设计成一个圆环，将这9片叶片连在一起，两个冷却风扇分别由两个调速电机带动，提高了风扇系统工作的可靠性。当冷却液温度为84-91时，风扇停转；当冷却液温度为92-97时风扇以2300r/min的低转速运转；当冷却液温度为99-105时，风扇以2800r/min的高转速运转；当冷却液温度为93-98时，风扇改为低转速运转。,第6章冷却系统,6.2水冷却系统主要部件的构造与维修6.2.5冷却风扇,2、风扇的检修（1）风扇叶片的检查风扇叶片出现变形、弯曲、破损后，应及时更换。由于风扇连接板强度不足或其他原因，使风扇叶片向前弯曲或扭转变形，破坏了风扇叶片原设计的角度，使其丧失平衡性能，不但会影响通过散热器的空气流速和流量，降低了散热器的冷却能力，甚至打坏散热器，加速水泵轴承、水封的损坏，还会大幅度增大风扇的噪声。（2）电动风扇热敏开关的检修图6-18热敏开关的检查发动机热态时，即使发动机已熄火，风扇仍可能转动。如果冷却液温度很高但风扇不转，应检查熔断器。若熔断器完好，则应停机检查温控开关和风扇电动机，必要时更换有关部件。桑塔纳系列轿车发动机冷却系热敏开关的检查如图6-18所示。把热敏开关拆下并放入水中加热，用万用表的电阻档测量热敏开关的电阻。当冷却液温度达到93-98时，万用表应指示热敏开关导通；当冷却液温度降至84-91时，万用表应指示热敏开关断开，否则热敏开关损环，应予以更换。,第6章冷却系统,6.3冷却系统常见故障分析6.3.1冷却液温度过高,运行中的汽车，冷却液温度表指针经常指在100以上，且散热器伴随有“开锅”现象；燃烧室内出现“炽热点”，发动机熄火困难；汽油机易发生爆燃或早燃，柴油机易发生早燃使工作粗暴。出现这些现象，可判定发动机有冷却液温度过高的故障发生。造成冷却液温过高的原因及处理方法有：（1）冷